TW201106492A - Thin film solar cell module and its manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

201106492 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種太陽能電池，尤其係關於一種可降低正極因無 用電流或逆向電流所產生熱能之薄膜太陽能電池模組及其製造方法。… 【先前技術】 太陽能電池(sdar cell)是一種能量轉換的光電元件，其係可將太陽光之能 量轉換成電能’因此又稱為光伏特電池(Ph〇t〇v〇itaic，簡稱Pv)。太陽能電池 的種類繁多，依其吸⑽材料的種類可區分為單晶石夕太陽能電池、多晶石夕太 ♦陽電池、非晶矽太陽能電池、化合物太陽能電池以及染料敏化姆能二等。 太陽能電池之結駐雜含基板、前電極層、吸秘射電極層，其中 吸㈣可進行吸收入射光以產生電子-電洞對之光伏特效應，並藉由内建電場 作用使電子和電酬目反财向_，且自二端之正負電極輸出電壓伏特 值；為使二端電極產生之電流可自太陽能電補^，需於二端電極分別設置 銲接凸塊_^ bump) ’使前電極層射電極層藉由銲接凸塊紐連接並導 出電流。 •—般而言’赌太陽能祕正極顺銲接凸猶之吸⑽產生的電流， 並無法藉由銲接凸塊導出，因麟處所產生電流便絲無法财效利用之益 用__電流’若該處吸㈣持續進行光伏特效應並生成電流，會造成雄 之無用電流的累積，而無用電流的累積會形成熱能並導致正極處之溫度上 昇；此外’正極部份制與一般用電接觸時之串聯或並聯，而產生逆向電流 (re· c_)，逆向電流於錄處遇到形同電阻之吸收層時會生成執能， 使該處溫度攀升，因此f知太陽能電池正極之銲接凸塊處爾溫度升高的 201106492 ,問題，且若該溫度過高會影響太陽能電池元件的正常運作，甚至造成元件的 損壞。另一方面，習知太陽能電池位於負極之前電極層與背電極層僅能藉由 知接凸塊呈電性連接，造成兩電極層接觸面積小，故其導電量亦有限，此亦 係有待解決之問題。 【發明内容】 為改善習知太陽能電池之正極產生熱能導致溫度過高之弊端，並解 決負極之前後電極層接觸面積小所致導電量受限的問題，本發明係提供一 ❿種薄膜太陽能電池模組，其係於正極或負極之光吸收層處設置溝槽，藉由 該溝槽增進正極或負極之前後電極層的接觸，並減少正極之無用電的形成及 -電阻’進而降低熱能產生，避免溫度的提昇。 — 本發明之一目的係提供一種薄膜太陽能電池模組，包括一基板，一形 成於基板之上的第-電極層，一形成於第一電極層之上的光吸收層，一形 ^於光吸收層之上的第二電極層，以及—第—電流導出區，其係形成於該 薄膜太陽能電池模組之正極，第一電流導出區係設置一第一電流導出元 件且位於第-電流導出區之該光吸收層設有至少一第一溝槽，藉以增進 •第-電極層與第二電極層之接觸’且減少無用電流及電阻，進而能 的產生。 此外，該薄膜太陽能電池模組之負極係形成一第二電流導出區，第二 電流導出區係設置-第二電流導出元件，且位於第二電流導出區之該光= 收層設有至少-第二溝槽，藉以增進第一電極層與第二雜層之接觸。 本發明之另-目的係提供一種薄膜太陽能電賴組之製造方法，其步 驟包括：（1)提供-基板；(2)於基板之上形成一第一電極層；⑶於第一電極 層之上形成-光吸收層；(4)於薄膜太陽能電池模組之正極預設一第一電流 201106492 、導出區’亚於位在第—電流導出區之該械收層設置至少—第—溝槽；⑶ 於，吸收層之上形成-第二電極層；以及⑹於第一電流導出區設置一第一 電流導出7G件’其中，第—溝槽係、可增進位在第-電流導出區之第一電極 層與第二電極層的接觸，並減少無用電流及電阻，進而降低熱能的產生。 此外’ 5亥方法之步驟(4)可進一步包含於薄膜太陽能電池模組之負極預 設-第二電流導出區’並於位在第二電流導出區之該歧收層設置至少一 第二溝槽’藉以增進位在第二電流導出區之第一電極層與第二電極層的接 觸，同時該方法之步驟⑹可進一步包含於第二電流導出區設置一第二電流 響導出元件。 - 前述薄膜太陽能電池模組及其製造方法中，第一溝槽或第二溝槽係利 用雷射刻晝(laser scribing)而形成，且第一電涂L導出元件或第三電流導出元 件係為一銲錫。此外，該薄膜太陽能電池模組之各結構層的材質分別係： 基板之材質係選自於由鈉玻璃(SLG)、低鐵白玻璃及無鹼玻璃所組成的群 組；光吸收層之材料係選自於由非晶矽(a_Si)、多晶矽、微晶矽 (microciystalline silicon，m〇Si)以及微晶矽鍺（microclysatlline 鲁germanium; mc-SiGe)所組成的群組;第一電極層之材質係為透明導電氧化物 (transparent conducting oxide，TC0);第二電極層之材質係為透明導電氧化物 (TC0)、金屬或金屬與透明導電氧化物所組成之複合物，其中該透明導電氧 化物係選自於由氧化銦錫(IT0)、氧化銦辞(IZO)、氧化鋁辞(AZ0)、氧化硼 辞(BZ0)、氧化鎵辞(GZ0)以及氧化鋅(ZnO)所組成之族群，而金屬之材料 係選自由銘、錄、金、銀、絡、欽以及把所組成之群組。 藉由本發明之薄膜太陽能電池模組及其製造方法，除可增進正極或負 極處之第一電極層與第二電極層之接觸面積以增加導電量之外，由於正極 處第一電流導出區之部份光吸收層因第一溝槽之設置而被移除，此可減低 201106492 • = 之無法被導出電流的生成量，亦即減少無職的產生，進 而^ ’細财勒糕遇到電阻 =1== Wi造梅伽輸嫩的產生， 發生。牛_ ° ’里又之目的’且避免因高溫所致太陽能電池元件壞損的問題 以下將配合圖式進一步說明本發明的實施 11=用二闊明本發明’並非用以限定本發明之範圍，任何熟習 :技*者，在不麟本㈣之精神和内 飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所-界定者鱗 【實施方式】 i㈣a ® ’韻係本發明細太陽能電池模組—較佳實施 ^!==薄膜太陽能電池1G係包含—基板n，—形成於基板 、電極層12，一形成於第一電極層12之上的光吸收層13，一 ，成於光吸⑽13之上的第二電極層14，以及一第一電流導出區Μ，其 二蟪賴，正極’第一電流導出區15係設置有-第 士 "L、 ，且位於第—電流導出區15之該光吸收層13係開設 至J-第-溝槽152,藉以增進第一電極層12與第二電極層14之接觸； 此外由於位在第-電流導出區151之光吸收層13因第一溝槽⑸之設置 而被部份移除’亦即第一電流導出區151之光吸收層13面積減少，光電流 生成量亦相對減少，並能減少電阻，因此可降低第-電流導出區151之益 用電流的產生，減少無用電流造成之產熱狀況，以及降低逆向電流因遇到 電阻細滅之熱i’進喊低正極之熱能纽，翻降低疏溫度之目的， 以避免過高溫度峨元件損壞的問題。 201106492 另-方面，該_太陽能電频組之貞_可進—步形成 導出區16(請參閱第-b圖），第二電流導出區16係設置一第二電流導= 7L件16卜且位於第二電流導出區16之該光吸收層13設有至少一第二溝 槽162 ’藉以使第-電極層12與第二電極層14直接接觸，增加第一電極 層12與第二電極層14之接觸面積，進而增進其導電量。 4 請參閱第二11，糊係本發日麟膜太陽能電賴組之製造方法之一較 佳實施例喊程圖’其步驟包括：⑴提供_基板S1G ; (2)域板之上形^ -第-電極層sii;⑶於第一電極層之上形成一光吸收層s〗2;⑷於薄膜 太陽能電池模組之正極預設一第一電流導出區，並於位在第一電流導出區 之該光吸收層对至少一第一溝槽S13 ;⑶於光吸收層之上形成一第二電 極層S14 ;以及(5)於第一電流導出區設置一第一電流導出元件S15，其中， 第一溝槽之設置係可增進位在第一電流導出區之第一電極層與第二電極層 的接觸，並月b減少電阻以及無用電流之產生’進而減少無用電流所造成產 熱情況，以及降低逆向電流因遇到電阻所形成之熱能，達到降低正極溫度 之目的’以防止溫度過高導致元件損壞的狀況發生。 此外’該製造方法之步驟可進一步包含於薄膜太陽能電池模組之負極 預設一第二電流導出區，並於位在第二電流導出區之該光吸收廣設置至少 一第二溝槽S20，以及於第二電流導出區設置一第二電流導出元件S21， 其中，第二溝槽之設置係可使位在第二電流導出區之第一電極層與第二電 極層直接接觸，並增進該區之第一電極層與第二電極層的接觸面積，以提 高導電量。 前述薄膜太陽能電池模組及其製造方法中，第一溝槽152或第二溝槽 162係可利用雷射刻晝(laser scribing)而形成，但不限於此，凡是可於第一電 流導出區15或第二電流導出區16之光吸收層13形成溝槽以増進第一電 201106492 •極層I2與第二電極層14之接_方法皆可應用於此，例如光學切割或機 械切割等。且第-電流導出元件151或第二電流導出耕161係為一鮮 錫，但不以此為限，亦可使用其他可導出電流之材質。 此外，該薄膜太陽能電池模組之各結構層的材質分別係：基板U之材 質係選自於由納玻璃(SLG)、低齡玻璃及無驗玻璃所組成的群組；光吸收 層13之材料係選自於由非晶矽(a_Si)、多晶矽、微晶矽 (microcrystamne silicon，mc_Si)以及微晶矽鍺(他㈣啊胞e si— 鲁germanium; mc-SiGe)所組成的群組；第一電極層12讀質係為透明導電氧 化物—議t conducting oxide，TC0);第二電極層14之材質係為透明導 電氧化物(TCO)、金屬或金屬與透曰月導電氧化物所組成之複合物，其中該透 .明導電氧化物係選自於由氧化銦錫_)、氧化銦鋅(E0)、氧化鋁鋅(AZ0)、 氧化蝴鋅(BZO)、氧化鎵鋅(GZO)以及氧化鋅(2nQ)所組成之族群，而金屬 之材料係選自祕、鎳、金、銀、鉻、鈦以聽所組成之群組。 【圖式簡單說明】 籲第—A圖係本發明薄膜太陽能電池模組之一較佳實施例的剖視圖。 (箭頭代表入射光） 第圖係本發明薄膜太陽能電池模組之另一較佳實施例的剖視圖。 (箭頭代表入射光） 第二圖係本發曰月薄膜太陽能電池模組之製造方法之一較佳實施例的流程 201106492 .【主要元件符號說明】 ίο 薄膜太陽能電池 11 基板 12 第一電極層 13 光吸收層 14 第二電極層 15 第一電流導出區 第一溝槽 第一溝槽 φ 151 第一電流導出元件 152 16 第二電流導出區 '161 第二電流導出元件 162 • S10 提供一基板 511 於基板之上形成一第一電極層 512 於第一電極層之上形成一光吸收層 513 於正極預設一第一電流導出區，並於位在第一電流導出區之該光 吸收層設置至少一第一溝槽 ^ S14 於光吸收層之上形成一第二電極層 S15 於第一電流導出區設置一第一電流導出元件 520 於負極預設一第二電流導出區，並於位在第二電流導出區之該光 吸收層設置至少一第二溝槽 521 於第二電流導出區設置一第二電流導出元件

Claims (1)

  1. 201106492 七、申請專利範圍： 1、一種薄膜太陽能電池模組，包括： 一基板; —第一電極層，係形成於該基板之上； 光吸收層，係形成於該第一電極層之上； 一第二電極層，係形成於該光吸收層之上；以及 電流導出11 ’娜成於_膜太陽能電池模組之正極，該第〆 一導出區&置—第—電流導出树’位於該第—電流導出區之該 光吸收層⑶有至少m藉明進該第—雜層與該第二電極 層之接觸。 2如申凊專利範圍第j項所述之薄膜太陽能電賴組，其中該第一溝槽 係利用雷射刻晝(laser scribing)而形成。 專利細第1項所述之細太陽能電賴組，其巾該第一電流 導出元件係為一銲錫。
    处概圍第1項所述之薄膜太陽能電賴組，其中該薄膜太陽 署二楚r且之負極係械—第二電流導出區，該第二電流導出區係設 小二^二電流導出元件，位於郷二電流導出區之該光吸收層設有至 v第—翻，藉明賴第-電極層無第二電極層之接觸。 5獅第4項所述之薄膜太陽能電賴組，其中該第二溝槽 係利用雷射刻畫(laser scribing)所形成。 6 第4項所述之薄膜太陽能電報組，其中該第二電流 等出兀件係為一銲錫。 201106492 ' 如申轉1或4項所述之細太陽能電祕組，其中該紐 之材質係ϋ自於由鈉玻璃(SLG)、低鐵自玻璃及無鹼玻璃所 組。 8如申睛專利範圍第1或4項所述之薄膜太陽能電祕組，其中該光吸 收層之材料係選自於由非晶矽㈣、多晶石夕、微晶石夕(mi·㈣^ silicon，mc-Si)以及微晶矽鍺細咖巧紐仙此础⑺n mc-SiGe)所組成的群組。 鲁9 *申清專利範圍第1或4項所述之薄膜太陽能電賴组，其中該第一 電極層之材祕為透明導電氧化物(_—咖c_uCting 〇xide，〇 纟巾°〗專利範圍帛9所述之薄膜太陽能電;似莫組，其中該透明導電氧 ， 化物係選自於由氧化銦錫_)、氧化銦鋅(IZO)、氧化靖(AZO)、氧 化硼鋅(BZO)、氧化蘇辞(GZ〇)以及氧化辞(Zn〇)所組成^矣群。 11、如申睛專概’ i或4撕述之細太陽能電蝴組，其中該第二 電極層之材貝係為透明導電氧化物(加瓜p^ent c〇nduc如g 〇xide， _ TCO)、金屬或金屬與透明導電氧化物所組成之複合物。 2，申清專利圍第11所述之薄膜太陽能電賴、组，其中該透明導電 氧化物係選自於由氧化銦錫(IT〇)、氧化銦鋅(IZ〇)、氧化鱗(Az〇)、 氧化靖(BZO)、氧化鎵鋅(GZ〇)以及氧化鋅(Zn〇)所組成謹群。 13、 如申請專利範圍第U項所述之薄膜太陽能電池模、组，其中該金屬之 材料係選自由銘、鎳、金、銀、鉻、鈦以及把所組成之群組。 14、 -種_太陽能電賴組之製造方法，其步驟包括： (1)提供"基板； 201106492 (2) 於s亥基板之上形成一第—電極層； (3) 於該第一電極層之上形成一光吸收層； 之正極預設n流導出區，並於位在 該第-電流導出區之該光吸收層設置至少—第一溝槽； (5)於該光吸收層之上形成一第二電極層；以及 ⑹於該第-電流導出區設置—第—電流導出元件， 其中，該第-溝槽可增驗在該第一電流導出區之該第—電極層與 癱 §亥第二電極詹的接觸。 ,15、如申請專利賴帛14項所述之方法，其中該第-溝槽係利用雷射刻 畫(laser scribing)方式所形成。 ，16、如申請專利第U項所述之方法，其中該第—電流導出元件係為 —銲錫° 口、如申請專利範圍第Μ所述之方法，其中該步驟⑷進一步包含於薄膜 太陽能電池齡之負極預設-第二紐導出區，並於位在該第二電 • 流導出區之該光吸收屠設置至少一第二溝槽，藉以增進位在該第二 電流導出區之該第-電極層與該第二電極層的接觸。 18、 如中請專機_ Π項所述之方法，其中該第二溝槽係糊雷射刻 晝(laser scribing)方式所形成。 19、 如申請專利範圍第Π所述之方法，其中該步驟⑹進一步包含於該第 二電流導出區設置一第二電流導出元件。 2〇、如中請專利範圍帛19項所述之方法’其中該第二電流導出元件係為 —銲錫。 ' 12 201106492 -21、如申請專利範圍第丨4或17項所述之方法，其中該基板之材質係選自 於由鈉玻璃(SLG)、低鐵白玻璃及無鹼玻璃所組成的群組。 22、如申請專利範圍第μ或π項所述之方法，其中該光吸收層之材料係 選自於由非晶石夕(a-Si)、多晶石夕、微晶石夕(microcrystalline silieon， 以及微晶矽鍺(microciysatUine silicon germanium; mc-SiGe)所組成的 群組。 23如申凊專利範圍第14或17項所述之方法，其中該第一電極層之材質 • 係為透明導電氧化物(transparent conducting oxide，TCO)。 24、如申請專利範圍第23所述之方法，其中該透明導電氧化物係選自於 : 由氧化錮錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化硼鋅(bzo)、 , 氧化鎵鋅(GZO)以及氧化鋅(Zn〇)所組成之族群。 如申凊專利範圍第14或17項所述之方法，其中該第二電極層之材質 係為透明導電氧薄化物(transparent conducting oxide, TCO)、金屬或金 屬與透明導電氧薄化物所組成之複合物。 _ 一申請專利範圍第25所述之方法，其中該透明導電氧化物係選自於 由氧化銦錫(1 丁〇)、氧化銦鋅(ΙΖΟ)、氧化鋁鋅(ΑΖΟ)、氧化硼鋅(bzo)、 氧化鎵鋅(GZO)以及氧化鋅(ΖηΟ)所組成之族群。 27 申叫專利乾圍弟25項所述之方法’其中該金屬之材料係選自由在呂、 鎳、金、銀、鉻、鈦以及把所組成之群組。 13
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